Đó cũng là ba thông số trạng thái của một lượng khí lí tưởng, ta cũng nắm được sơ lược về mối quan hệ định tính giữa chúng, khi nhiệt độ tăng thì áp suất tăng, khi thể tích tăng thì áp s[r]
(1)CHUYÊN ĐỀ: CÁC ĐỊNH LUẬT KHÍ LÍ TƯỞNG VẬT LÍ 10CB
(4 tiết) 1 Xác định vấn đề cần giải chuyên đề :
Ở học trước “Cấu tạo chất thuyết động học chất khí”, em tìm hiểu thuyết động học đặc điểm khí lí tưởng Trong có đề cập đến áp suất p, nhiệt độ T thể tích V Đó ba thơng số trạng thái lượng khí lí tưởng, ta nắm sơ lược mối quan hệ định tính chúng, nhiệt độ tăng áp suất tăng, thể tích tăng áp suất giảm Để giúp em hiểu rõ mối quan hệ định lượng ba thơng số tơi định chọn chun đề “Các định luật khí lí tưởng” để truyền tải đến em vấn đề sau:
- Cho lượng khí lí tưởng chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác để tìm mối liên hệ cặp thơng số (gọi đẳng trình)
- Thiết lập công thức chung ba thông số thay đổi (Phuong trình trạng thái khí lí tưởng)
2 Nội dung kiến thức cần xây dựng chuyên đề : * Nội dung 1: Quá trình đẳng nhiệt.
* Nội dung 2: Quá trình đẳng tích
* Nội dung 3: Phương trình trạng thái khí lí tưởng * Nội dung chuyên đề
I Quá trình đẳng nhiệt I 1) Quá trình đẳng nhiệt
Quá trình biến đổi trạng thái nhiệt độ giữ khơng đổi gọi trình đẳng nhiệt I 2) Định luật Bơi lơ-Mariốt
Trong q trình đẳng nhiệt lượng khí định, áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích p1V1 = p2V2
I 3) Đường đẳng nhiệt
Đường đẳng nhiệt đường biểu diễn biến thiên áp suất theo thể tích nhiệt độ khơng đổi Trong hệ tọa độ (P,V) đường đường hypebol
II Q trình đẳng tích II 1) Q trình đẳng tích
Q trình biến đổi trạng thái thể tích giữ khơng đổi gọi q trình đẳng tích II 2) Định luật Bơi lơ-Mariốt
Trong q trình đẳng tích lượng khí định, áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối p
T=¿ số Hay p1
T1
=p2
T2 II 3) Đường đẳng nhiệt
Đường đẳng nhiệt đường biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ tuyệt đối thể tích khơng đổi Trong hệ tọa độ (P,T) đường đường thẳng kéo dài qua góc tọa độ
III Phương trịnh trạng thái khí lí tưởng III.1 Quá trình đẳng áp.
Quá trình biến đổi trạng thái áp suất giữ khơng đổi gọi trình đẳng áp III 2) Định luật Gay-Luxsac
(2)V
T=¿ số Hay V1
T1
=V2
T2 III 3) Đường đẳng áp
Đường đẳng áp đường biểu diễn biến thiên thể tích theo nhiệt độ tuyệt đối áp suất khơng đổi Trong hệ tọa độ (V,T) đường đường thẳng kéo dài qua góc tọa độ
III 4) Phương trình trạng thái khí lí tưởng
Khi ba thơng số P, V, T thay đổi ta có phương trình trạng thái khí lí tưởng sau: p1V1
T1
=p2V2 T2
⇒pV
T =¿ số
3 Chuẩn kiến thức, kĩ số lực phát triển : 3.1 Kiến thức
Nhận biết khái niệm trạng thái trình biến đổi trạng thái Nêu định nghĩa q trình đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp
Phát biểu nêu biểu thức định luật Bôi lơ-Mariốt, định luật sac lơ, định luật Gay luxsac Nhận biết dạng đường đẳng nhiệt, đường đẳng tích, đường đẳng áp hệ tọa độ Viết phương trình trạng thái khí lí tưởng ba thơng số p, V, T thay đổi
3.2 Kĩ năng
Vận dụng phương pháp xử lý số liệu thu thí nghiệm việc xác định mối liên hệ p V trình đẳng nhiệt; p T q trình đẳng tích; V T trình đẳng áp
Vận dụng định luật Bôi lơ-Mariốt; Sac lơ; Gay luxsac; phương trình trạng thái khí lí tưởng để giải tập SGK sách tập
3.3 Thái độ
Có hứng thú học tập mơn vật lý, tích cực học tập Năng nổ, mê say tiến hành làm thực hành
3.4 Năng lực phát triển
- B ng mơ t n ng l c có th phát tri n ch đ ả ả ă ự ể ể ủ ề Nhóm
năng lực Năng lực thành phần Mô tả mức độ thực chủ đề
Nhóm NLTP liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí
K1: Trình bày kiến thức tượng, đại lượng, định luật, nguyên lí vật lí bản, phép đo, số vật lí
- Phát biểu viết biểu thức định luật Bôi lơ-Mariốt, Sác-lơ, Gay-luxsac
- Phát biểu viết phương trình trạng thái khí lí tưởng
K2: Trình bày mối quan hệ kiến thức vật lí
- Chỉ mối quan hệ thông số nhiệt đẳng trình
- Thấy mối liên hệ phương trình trạng thái khí lí tưởng với ba định luật Bôi lơ-Mariốt, Sác-lơ, Gay-luxsac
K3: Sử dụng kiến thức vật lí để thực nhiệm vụ học tập
- Sử dụng hai ba định luật chất khí để xây dựng phương trình trạng thái khí lí tưởng - Từ phương trình trạng thái khí lí tưởng suy luận mối quan hệ thơng số nhiệt đẳng q trình
- Giải tập liên quan đến khối lượng khí xác định chuyển trạng thái
(3)toán, đề giải pháp, đánh giá giải pháp … )
kiến thức vật lí vào tình thực tiễn tự nhiên liên quan đến khối lượng khí định chuyển trạng thái Nhóm
NLTP phương pháp (tập trung vào năng lực thực nghiệm năng lực mơ hình hóa)
P1: Đặt câu hỏi kiện vật lí
- Tại lượng khí xác định, nhiệt độ khơng đổi thể tích tăng, áp suất giảm; thể tích khơng đổi nhiệt độ tăng, áp suất tăng, P2: mô tả tượng tự nhiên
ngơn ngữ vật lí quy luật vật lí tượng
- Các tượng tự nhiên tuân theo quy luật vật lí như:
+ Trị chơi bắn súng ống trúc có nút bịt kín hơi; Khi bịt kín đầu bơm xe đạp bơm thấy có cảm giác hút-đẩy tay
+ Đun nước bình đậy kín, sau thời gian nghe tiếng khua bình
+ Khi nhúng bóng bẹp vào nước nóng bóng phồng lên cũ
P3: Thu thập, đánh giá, lựa chọn xử lí thơng tin từ nguồn khác để giải vấn đề học tập vật lí
P4: Vận dụng tương tự mơ hình để xây dựng kiến thức vật lí
P5: Lựa chọn sử dụng cơng cụ tốn
học phù hợp học tập vật lí - Lựa chọn tập biến đổi thông số chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác lượng khí để áp dụng mối quan hệ định luật phương trình trạng thái để giải
- Lựa chọn đồ thị thích hợp trình biến đổi trạng thái hệ tọa độ
P6: điều kiện lí tưởng tượng vật lí
- Chỉ điều kiện lí tưởng để xét q trình biến đổi trạng thái khí tự nhiên: khí trình biến đổi trạng thái coi gần khí lí tưởng, lượng khí xét coi không đổi, thông số trạng thái thay đổi nhỏ coi không đổi
P7: đề xuất giả thuyết; suy hệ kiểm tra
- Đề xuất mối quan hệ thơng số nhiệt q trình khối lượng khí xác định chuyển trạng thái đẳng nhiệt, đẳng tích, đẳng áp P8: xác định mục đích, đề xuất phương án,
lắp ráp, tiến hành xử lí kết thí nghiệm rút nhận xét
- Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết quan hệ thông số nhiệt - Tiến hành xử lí số liệu rút kết luận P9: Biện luận tính đắn kết thí
nghiệm tính đắn kết luận khái quát hóa từ kết thí nghiệm
- Biện luận sai số kết nguyên nhân gây sai số
Nhóm NLTP trao đổi thơng tin
X1: trao đổi kiến thức ứng dụng vật lí ngơn ngữ vật lí cách diễn tả đặc thù vật lí
- Học sinh trao đổi kiến thức để mô tả đụng tượng đẳng trình thực tế X2: phân biệt mô tả
tượng tự nhiên ngôn ngữ đời sống ngôn ngữ vật lí (chun ngành )
Phân biết mơ tả tượng tự nhiên: khí bị nén hay bị dãn (thể tích giảm tăng); khối khí nóng lên hay lạnh (nhiệt độ tăng giảm)…
X3: lựa chọn, đánh giá nguồn thông tin khác nhau,
(4)động thiết bị kĩ thuật, cơng nghệ loại áp kế, bình chia độ, nhiệt kế biết cách sử dụng chúng
X5: Ghi lại kết từ hoạt động học tập vật lí (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… )
X6: trình bày kết từ hoạt động học tập vật lí (nghe giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) cách phù hợp
X7: thảo luận kết công việc vấn đề liên quan góc nhìn vật lí
X8: tham gia hoạt động nhóm học tập vật lí
Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân
C1: Xác định trình độ có kiến thức, kĩ , thái độ cá nhân học tập vật lí
C2: Lập kế hoạch thực kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ thân
C3: vai trò (cơ hội) hạn chế quan điểm vật lí đối trường hợp cụ thể mơn Vật lí ngồi mơn Vật lí
- Trình bày ý nghĩa q trình biến đổi trạng thái khí lí tưởng việc chế tạo động nhiệt
C4: so sánh đánh giá - khía cạnh vật lí- giải pháp kĩ thuật khác mặt kinh tế, xã hội môi trường
C5: sử dụng kiến thức vật lí để đánh giá cảnh báo mức độ an tồn thí nghiệm, vấn đề sống công nghệ đại
- Cảnh báo việc:
+ Vận chuyển, sử dụng bình chứa khí nén + Việc lặn sâu lên cao ảnh hưởng đến sức khỏe
- Cảnh báo an toàn:
+ Lựa chọn đặt vị trí nhiệt kế để đo nhiệt độ xác khơng bị nổ nhiệt kế C6: nhận ảnh hưởng vật lí lên
mối quan hệ xã hội lịch sử
4 Tiến trình dạy học
4.1 Nội dung 1: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bơi lơ-Mari ốt
STT Bước Nội dung Ghi chú
1 Chuyển giao nhiệm vụ - Thí nghiệm mơ tả hình 29.1 cho thấy, nhiệt độ khơng đổi, thể tích giảm áp suất tăng, chưa cho biết mối quan hệ định lượng áp suất thể tích lượng khí Làm để tìm mối liên hệ này? - Hướng dẫn học sinh bước tiến hành thí nghiệm q trình đẳng nhiệt để tìm mối liên hệ trên:
(5)2 Thực nhiệm vụ - Nhóm tiến hành thí nghiệm, ghi nhận xử lí số liệu
3 Báo cáo, thảo luận - Nhóm báo cáo kết đạt Kết luận Nhận
định Hợp thức hóa kiến thức
- Phát biểu kết luận nội dung định luật Bôi lơ-Mari ốt
4.2 Nội dung 2: Q trình đẳng tích Định luật Sac lơ
STT Bước Nội dung Ghi chú
1 Chuyển giao nhiệm vụ - Thí nghiệm vẽ hình 30.1 cho phép ta rút nhận xét mối quan hệ áp suất nhiệt độ thể tích khơng đổi?
- Do điều kiện phịng thí nghiệm khơng cho phép thực thí nghiệm để thiết lập mối quan hệ áp suất nhiệt độ Nên em phải thừa nhận p tỉ lệ thuận với T Chỉ cần em giải thích nhiệt độ tăng áp suất tăng
2 Thực nhiệm vụ - Giải thích vấn đề đặt - Hoạt động cá nhân Báo cáo, thảo luận - Trình bày cách giải thích - Hoạt động nhóm Kết luận Nhận
định Hợp thức hóa kiến thức
- Nêu định luật Sac lơ
4.3 Nội dung 3: Q trình đẳng tích Phương trình trạng thái khí lí tưởng.
STT Bước Nội dung Ghi chú
1 Chuyển giao nhiệm vụ - Trong trường hợp ba thơng số nhiệt thay đổi lượng khí chuyển từ trạng thái sang trạng thái khác biểu thức liên hệ ba trạng thái viết nào?
- Hướng dẫn HS xây dựng biểu thức thông qua trạng thái trung gian Từ hai trình chuyể đổi đẳng nhiệt đẳng tích để rút kết luận Thực nhiệm vụ - Thiết lập lại biểu thức hai trình
đẳng nhiệt đẳng tích Từ đó, rút biểu thức liên hệ ba thông số thay đổi
- Hoạt động cá nhân - Hoạt động nhóm
3 Báo cáo, thảo luận - Trình bày kết đạt
4 Kết luận Nhận định Hợp thức hóa kiến thức
(6)Kiểm tra, đánh giá trình dạy học 5.1 Hình thức kiểm tra, đánh giá
- Đánh gia thường xuyên hoạt động học tập cá nhân nhóm thơng qua kết thực nhiệm vụ học tập phiếu học tập
- Kiểm tra câu hỏi trắc nghiệm khách quan 5.2 Công cụ kiểm tra, đánh giá
- Soạn câu hỏi/bài tập kiểm tra, đánh giá lực
5.2.1 Nội dung 1: Quá trình đẳng nhiệt Định luật Bôi lơ-Mariốt
1.1 (Biết – K1) Hệ thức sau không phù hợp với định luật Bôilơ-Mariốt ?
A p ~ V B p1
p2
=V2
V1
C p1V1 = p2V2 D
1 ~ p
V
1.2 (Biết – K1) Trong đại lượng sau đây, đại lượng thông số trạng thái lượng khí ?
A Thể tích B Nhiệt độ tuyệt đối C Áp suất D Khối lượng 1.3 (Biết – K1) Trong hệ tọa độ (p,T) đường đẳng nhiệt
A đường thẳng song song trục p B đường cong hypebol
C đường thẳng song song trục T D đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ 1.4 (Hiểu – K2, K4, P5) Khi tăng thể tích lượng khí có nhiệt độ khơng đổi lên lần thì:
A Áp suất khí tăng lần B Tích p.V tăng lần C Áp suất khí giảm lần D Tích p.V giảm lần. 1.5 (Biết – K1) Theo định luật Bơilơ-Mariốt thì
A Áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích B Áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối C Thể tích tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối D Áp suất tỉ lệ thuận với thể tích
1.6 (Vận dụng – K3) Một bình kín chứa lượng khí khơng đổi nhiệt độ t1 áp suất 105Pa Khi áp suất
1,5.105Pa nhiệt độ bình khí 2670C Nhiệt độ t
A 3600C B 370C C 1780C D 870C
1.7 (Vận dụng – K3) Một bình chứa lượng khí nhiệt độ 300C áp suất 1,0.105Pa Khi nhiệt độ bình khí
giảm cịn nửa áp suất bình khí là: A 0,5.105Pa B 1,05.105Pa C 0,95.105Pa
D 0,67.105Pa
1.8 (Vận dụng – K3) Một xylanh chứa 150cm3 khí áp suất 2.105Pa Píttơng nén khí xylanh xuống cịn
100cm3 Coi nhiệt độ khơng đổi, áp suất khí xylanh lúc
A 4.105Pa B 1,33.105Pa C 3.105Pa D 2,5.105Pa
1.9 (Vận dụng – K3) Một bóng có dung tích 2,5 lít Người ta bơm khơng khí áp suất 105 Pa vào qủa
bóng Mỗi lần bơm 125 cm3 khơng khí Coi nhiệt độ khơng đổi bóng trước bơm khơng có
khơng khí Áp suất khơng khí bóng sau 20 lần bơm
A 105Pa B 1,5.105Pa C 2.105Pa D 2,5.105Pa
1.10 (Hiểu – K2) Nén khí đẳng nhiệt từ thể tích 10 lít đến thể tích lít áp suất khí tăng hay giảm bao nhiêu lần?
A Tăng lần B Giảm 2,5 lần C Tăng 2,5 lần D Giảm lần
5.2.2 Nội dung 2: Q trình đẳng tích Định luật Sác lơ
2.1 (Biết – K1) Đối với khối lượng khí khơng đổi, q trình sau đẳng tích? A. Khi nhiệt độ tăng, áp suất tăng tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối
B. Khi nhiệt độ tăng, áp suất giảm tỉ lệ nghịch với nhiệt độ tuyệt đối C. Khi nhiệt độ giảm, áp suất không đổi
D. Khi nhiệt độ không đổi, áp suất tăng
(7)A ~ p
t B pp1
2
=T2
T1
C p1T1 = p2T2 D p ~ T
2.3 (Hiểu – K2, K4, P5) Giữ thể tích khối lượng khí khơng thay đổi, áp suất tăng lên gấp hai lần thì nhiệt độ tuyệt đối
A giảm B tăng hai lần C tăng lên D giảm hai lần 2.4 (Biết – K1) Trong hệ tọa độ (V,T) đường đẳng tích
A đường cong hypebol B đường thẳng song song trục T
C đường thẳng song song trục V D đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ 2.5 (Hiểu – K2, K4, P5) Khi giảm nhiệt độ lượng khí tích khơng đổi xuống 1,5 lần thì: A Áp suất khí giảm 1,5 lần B Tỉ số p/T giảm 1,5 lần
C Tỉ số p/T tăng 1,5 lần D Áp suất khí tăng 1,5 lần.
2.6 (Hiểu – K2, K4, P5) Nhiệt độ lượng khí tăng từ 250C đến 500C thể tích khơng đổi áp suất
của khí
A tăng lên hai lần B giảm nửa C không đổi D không xác định 2.7 (Vận dụng – K3) Trong bình kín chứa khí nhiệt độ 270C áp suất atm Khi nung nóng đẳng tích
khí bình lên đến 870C áp suất khí lúc bao nhiêu? Vẽ đường đẳng tích.
2.8 (Vận dụng – K3) Khí nhiệt độ 1000C áp suất 1.105 Pa Hỏi phải làm lạnh đẳng tích khí đến
nhiệt độ để áp suất lúc ban đầu? Vẽ đường biểu diễn biến thiên áp suất theo nhiệt độ
2.9 (Vận dụng – K3) Một bình thủy tinh kín chịu nhiệt chứa khơng khí điều kiện chuẩn Nung nóng bình lên tới 2000C Áp suất khơng khí bình bao nhiêu? Coi nở nhiệt bình khơng đáng kể.
2.10 (Vận dụng – K3) Một bình đựng khí nhiệt độ 270C áp suất p = 105 Pa Để áp suất bình tăng gấp
3 lần phải tăng nhiệt độ khí lên đến bao nhiêu?
5.2.3 Nội dung 3: Quá trình đẳng áp Phương trình trạng thái khí lí tưởng 3.1 (Biết – K1) Hệ thức sau phù hợp với trình đẳng áp ?
A V1T2 = V2T1 B V ~ t C p1V1 = p2V2 D
1 ~ V
T 3.2 (Biết – K1) Trong hệ tọa độ (p,V) đường đẳng áp
A đường thẳng song song trục V B đường thẳng song song trục p
C đường cong hypebol D đường thẳng kéo dài qua gốc tọa độ 3.3 (Hiểu – K2) Quá trình sau đẳng q trình?
A Đun nóng khí bình đậy kín.
B Khơng khí bóng bay bị phơi nắng, nóng lên, nở làm căng bóng. C Đun nóng khí xi lanh, khí nở đẩy pít tơng chuyển động.
D Cả ba q trình khơng phải đẳng trình.
3.4 (Biết – K1) Chọn phát biểu sai Đối với lượng khí lí tưởng định A nhiệt độ khơng đổi áp suất tỉ lệ nghịch với thể tích
B nhiệt độ thể tích khơng đổi áp suất khơng đổi C thể tích khơng đổi áp suất tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối D áp suất khơng đổi thể tích tỉ lệ với nhiệt độ
3.5 (Hiểu – K2) Đối với lượng khí lí tưởng định, áp suất tăng lần thể tích giảm lần nhiệt độ tuyệt đối sẽ:
A tăng lần B giảm lần C tăng 1,5 lần D giảm 1,5 lần
3.6 (Hiểu – K2) Đối với lượng khí lí tưởng định, áp suất tăng lần nhiệt độ tuyệt đối tăng 2 lần thể tích sẽ:
A khơng đổi B giảm lần C tăng lần D tăng lần
3.7 (Vận dụng – K3) Một lốp ơtơ chứa khơng khí có áp suất 5bar nhiệt độ 250C Khi xe chạy nhanh,
lốp xe nóng lên làm cho nhiệt độ khơng khí lốp tăng thêm 200C, áp suất khơng khí lốp xe lúc
(8)A 5,1bar B 9bar C 6,25bar D 5,3bar
3.8 (Vận dụng – K3) Một xylanh chứa V1 thể tích khí áp suất 1,5 atm Píttơng nén khí xylanh cho
thể tích giảm cịn nửa, áp suất khí xylanh là: A atm B 2,5 atm C 0,75 atm D atm
3.9 (Vận dụng – K3) Chất khí xylanh động nhiệt có áp suất 0,8.105Pa nhiệt độ 500C Sau bị
nén, thể tích khí giảm lần cịn áp suất tăng lên tới 7.105Pa Nhiệt độ khí cuối q trình nén
A 565 K B 463 K C 838 K D 360,5 K
3.10 (Vận dụng – K3) Xylanh chứa lượng khí tích 100cm3 nhiệt độ 570C Khi píttơng nén khí trong
xylanh cho thể tích giảm xuống cịn 60cm3 áp suất tăng lần, nhiệt độ khí xylanh là
A 5940C B 3210C C 102,60C D 2850C
3.11 (Vận dụng – K3) Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế 50cm3 khí Hiđrơ áp suất 750mmHg
và nhiệt độ 270C Thể tích lượng khí điều kiện tiêu chuẩn (áp suất 760mmHg nhiệt độ 00C)
A 55,7cm3 B 54,2cm3 C 44,9cm3 D 46,1cm3
3.12 (Vận dụng – K3) Chất khí xylanh động nhiệt có áp suất 0,8.105Pa nhiệt độ 370C Sau